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協會旨在通過促進華人環境領域從業者職業發展、技術交流和項目合作,推進環保事業,改善生態環境,建設可持續未來。自創辦以來,CESPN致力于為會員提供技術交流平臺和職業發展服務,如在線論壇(BBS),網絡講座,網絡課程學習,留學咨詢,北美求職活動,以及線下行業論壇和峰會。
1講座提要
李華博士目前在Brentwood擔任產品經理。此外,他還有八年的環境咨詢項目經理的工作經驗。
本次講座李華博士主要介紹了生物濾池和固定床生物膜-活性污泥復合系統的原理和應用。對于這兩種已經有悠久歷史的生物處理技術, 李華博士指出填料的選擇對于處理效果有著至關重要的作用,新型填料的發明極大了促進了這兩個技術的發展。李華博士也為各位觀眾分析了Brentwood研發的各種填料的優勢以及他所參與的一些工程案例的介紹。在隨后的觀眾提問環節中, 不少國內朋友對李華博士所提到的技術以及產品的細節進行了咨詢,李華博士也和各位觀眾朋友們簡單地探討了國內外這兩個技術現狀的不同。
2生物濾池工藝
生物濾池(Trickling Filter)是污水處理工藝中最早和最廣泛應用的工藝之一,是一種非浸沒式生物膜反應器。其主要組成部分有填料系統(一般使用石頭或者塑料填料),配水及排水系統(圖1)。生物濾池可以通過多級串聯或者與固體接觸工藝結合來實現BOD和氨氮的去除。
圖1:典型的生物濾池。(a) 采用石頭作為濾料的生物濾池剖面圖; (b) 傳統的石頭濾料生物濾池;(c) 采用塑料填料的生物濾塔。(Metcalf & Eddy, 2014)
生物濾池的優點主要有:
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技術成熟且能滿足嚴格的達標排放標準。出水水質良好,BOD 10-30 mg/L,氨氮小于3 mg/L。
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與傳統的活性污泥工藝相比節省能源。通常來說,污水廠規模越大,噸水耗能越低,生物濾池所需能源比活性污泥法要低不少(圖2)。圖3描述了一個典型的傳統活性污泥污水廠的能耗分布圖,從中可以看出,曝氣占總能耗的比例達到50%以上。因此,生物濾池可以降低污水廠總體的運行成本。
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適用于土地資源相對匱乏的地區,原因主要有以下幾點:使用現代塑料填料的生物濾塔設計高度可達11米左右;預處理生物濾塔在高有機負荷的條件下可以大幅去除污水中的有機物,從而可以減少后續工藝所需的池體體積;運行所需設備較少/小。
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初期建設投資相對較低,運行和維護費用低。生物濾池屬于附著型生物處理工藝,無需污泥回流即可保持所需的污泥濃度。自動化程度高,人工維護量小。抗沖擊負荷能力高,運行穩定可靠。總的來說,初期投資成本與懸浮生長式的活性污泥法類似。
圖2:不同處理工藝能量消耗與流量關系的對比 (Burton,1996)
圖3:典型活性污泥法污水廠能耗分布(EPRI,1994)
Brentwood公司生產多種生物濾池/塔填料,包括斜流式,豎流式,混合式以及填料支撐系統。李華博士展示了其公司的在北美及亞洲的部分典型案例,均取得了較好的運行效果。
3IFAS工藝
固定床生物膜-活性污泥復合系統IFAS (integrated fixed film activated sludge),也是一種生物膜工藝,投加填料在活性污泥池中支持生物生長。多種填料已經被開發并以懸浮式或者固定式的形式應用在IFAS系統。IFAS工藝在促進硝化和生物脫氮上優勢顯著,因此傳統的側重BOD去除的設施相對容易升級改造。良好的硝化反應得益于紊流沖刷,動態高效傳氧,生物膜厚度控制機制,硝化細菌生物量較多,且高有機負荷或低溫下(5-7 ºC)依然可以保持較好的硝化能力。另外,經過合理布置厭氧/缺氧/好氧區域,強化生物除磷(enhanced biological phosphorus removal, EBPR)也有可能在IFAS系統中實現。
李華博士為我們講述了填料的壓力測試結果,安裝流程,運行特性,針對不同情形的系統物理參數設計,曝氣設計。同時也介紹了多個中試實驗項目和實際工程,取得了良好的效果,特別是部分工程升級改造后冬季硝化能力明顯提高。
4參考資料
1.Metcalf & Eddy (2014). Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery. McGraw-Hill international.
2.Burton, F. L. (1996) Water and Wastewater Industries: Characteristics and Energy Management Opportunities, CEC Report 106941, Electric Power Research Institute, St Louis, MO.
3.EPRI (1994) Energy Audit Manual for Water and Wastewater Facilities, Electric Power Research Institute, St. Louis, MO.
4.WEF (2011) Biofilm Reactors, WEF Manual of Practice No. 35, Water Environment Federation, Alexandria, VA.
5.Phillips, H. M., M. T. Steichen, and T. L. Johnson (2010) “The Second Generation of IFAS and MBBR: Lessons to Apply,” Proceedings of the WEF 80st ACE, New Orleans, LA.